JP2007107717A - 動力伝達装置および動力出力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】歯車の噛み合いのみで効率よく回転力を伝達でき、かつ、簡単な構成で安価な動力伝達装置を提供する。
【解決手段】入力軸２の偏心軸部２ａと、入力軸２と同軸上の出力軸５とに内歯車１と外歯車４を設け、内歯車１の側面と、側面が対向する外輪７の端板６の内面間に対向一対の第２プレート１１ａ、１１ｂと、一対の第２プレート間に第１プレート１２を設け、第１プレートを内歯車１に連結し、一対の第２プレートを端板６に固定する。第１プレートの両側面と一対の第２プレートの対向面に対向一対の円形のボール案内凹部１８、１９を、第１プレート側のボール案内凹部１８が第２プレートにボール案内凹部１９に対して偏心軸部２ａの偏心量に相当する寸法だけ偏心軸部の偏心方向に位置をずらして形成し、対向一対のボール案内凹部間にボール２０を介在させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、動力伝達装置および動力出力装置に関するものである。

第１軸と第２軸とを同一軸上に配置し、その第１軸の回転を第２軸に大きな減速比をもって伝達するようにした動力伝達装置として、特許文献１あるいは特許文献２に記載されたものが従来から知られている。

特許文献１に記載された動力伝達装置においては、入力軸の偏心軸部に第１外歯車と第２外歯車を設け、第１外歯車を同軸上に固定した第１内歯車に振れ回りするように噛み合わせ、入力軸と同軸上に配置された出力軸に第２内歯車を設け、その第２内歯車に第２外歯車を振れ回りするように噛み合わせて、第１および第２外歯車の公転運動を第２内歯車の自転運動として伝達し、この第２内歯車の自転運動を出力軸に取り出すようにしている。

また、特許文献２に記載された動力伝達装置においては、入力軸の偏心軸部に設けた外歯車を同軸上に固定した内歯車に振れ回りするように噛み合わせ、この入力軸側の外歯車の端面部と出力軸の端面部とに複数の円形の凹部を設け、これらの凹部間に鋼球を配置して、内歯車の自転運動を出力軸に伝達するようにしている。なお、内歯車の振れ回りを許容するために、一方の円形の凹部は鋼球が移動できるように大径に形成され、他方の凹部は鋼球が固定されるように鋼球とほぼ等径に形成されている。

特開平５−１０４０１号公報 特開平６−３３９９５号公報

ところで、特許文献１に記載された動力伝達装置は、摺動部分を有するオルダム継手等を用いずに、歯車の噛み合いのみで入力軸の回転力を出力軸に効率よく伝達できるが、入力軸の偏心軸部に２つの外歯車を設け、これらの外歯車と噛み合う２つの内歯車を固定部と出力軸に設ける必要があるので、構成が複雑で高価なものとなる問題がある。

また、特許文献２に記載された動力伝達装置においては、互いに噛み合う内歯車と外歯車とからなる比較的簡単な構成であるが、鋼球を凹部に係止する継手を用い、鋼球とほぼ等径の他方の凹部で固定される鋼球が摺動するので、摩擦による回転抵抗が大きく、動力伝達効率が低いという問題がある。

この発明の課題は、歯車の噛み合いのみで効率よく回転力を伝達でき、かつ、簡単な構成で安価な動力伝達装置および動力出力装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、この発明に係る動力伝達装置おいては、外輪と、
その外輪の内部に挿入されて相対的に回転自在に支持され、外輪内部に位置する箇所に偏心軸部が設けられた第１軸と、前記外輪の内部に挿入されて前記第１軸と同軸に配置され、かつ回転自在に支持された第２軸と、前記偏心軸部に回転自在に支持された第１歯車と、前記外輪または前記第２軸に設けられ、前記第１歯車に対して歯数差のある第２歯車と、前記外輪と前記第２軸のうち前記第２歯車が設けられていない側の部材と第１歯車の相互間に設けられ、偏心軸部を中心とする第１歯車の自転運動を阻止して、その第１歯車に第１軸を中心とする公転運動のみを行わせる自転運動阻止手段とからなり、前記自転運動阻止手段が、前記外輪と前記第２軸のうち前記第２歯車が設けられていない側の部材の前記第１歯車の側面と対向する面に対向一対のリング状の第２プレートが取付けられ、その一対の第２プレート間に配置された第１プレートが第１歯車に連結され、その第１プレートの両側面と一対の第２プレートの第１プレートと対向する面のそれぞれに、ボールの軌道円直径が偏心軸部の偏心量に等しくなるようボールを円運動可能に案内する対向一対のボール案内凹部が周方向に間隔をおいて形成され、かつ、第１プレート側のボール案内凹部が第２プレート側のボール案内凹部に対して偏心軸部の偏心量に相当する寸法だけ偏心軸部の偏心方向に位置をずらして設けられ、その対向一対のボール案内凹部間に、各ボール案内凹部に沿って転動可能なボールが組込まれた構成から成るものを採用したのである。

上記の構成からなる動力伝達装置において、第２歯車を第２軸に設け、第２プレートを外輪に固定した動力伝達装置においては、外輪を固定した状態において、第１軸の回転によって偏心軸部を偏心回転させると、その偏心軸部に支持された第１歯車が第１軸を中心として偏心回転する。このとき、第１歯車は自転運動阻止手段によって偏心軸部を中心として自転するのが防止されているため、第１歯車は第１軸を中心に公転し、その第１歯車の公転運動は第２歯車に伝達され、第２歯車が第１歯車の１公転当たり、第１歯車との歯数差分だけ自転して第２軸に伝達されることになり、第１軸に入力される動力を第２軸に減速して伝達することができる。

ここで、第１歯車が内歯車とされ、第２歯車が外歯車とされて、第１歯車の歯数が第２歯車の歯数より多い場合、第２歯車は第１歯車との歯数差分だけ公転方向と逆方向に自転する。一方、第１歯車が外歯車とされ、第２歯車が内歯車とされて、第１歯車の歯数が第２歯車の歯数より少ない場合、第２歯車は第１歯車との歯数差分だけ公転方向と同方向に自転する。

また、第２軸を固定して第１軸を回転し、偏心軸部を偏心回転させると、第１歯車は固定状態の第２歯車の周囲を公転する。このとき、第１歯車と第２歯車は歯数が相違するため、第１歯車は１公転あたり第２歯車との歯数差分だけ第２歯車に対して相対回転し、その回転が自転運動阻止手段を介して外輪に伝達されることになり、第１軸に入力される動力を外輪に減速して伝達することができる。

ここで、外歯車の外歯及び内歯車の内歯は、インボリュート歯形としてもよく、あるいは、外歯車の外歯をトロコイド曲線歯形とし、その外歯が噛合する内歯を外ピンとしてもよい。後者のように、外歯をトロコイド曲線歯形とし、内歯を外ピンとすることによって、噛み合い率を高めることができると共に、歯が折損することの少ない耐久性に優れた動力伝達装置を得ることができる。

上記動力伝達装置において、対向一対のボール案内凹部を周方向に等間隔に設けることにより、第１歯車に連結された第１プレートに負荷されるスラスト力をバランスよく支持することができる。ここで、ボール案内凹部は、円環状溝からなるものであってもよく、あるいは、円形凹部からなるものであってもよい。

また、一対の第２プレートの第１歯車側の第２プレートに複数の貫通孔を周方向に等間隔に設け、各貫通孔に挿通された連結ピンにより第１歯車と第１プレートを連結することにより、余分な連結スペースを不要として動力伝達装置そのもののコンパクト化を図ることができると共に、第１歯車の自転運動をバランスよく阻止することができる。

上記の課題を解決するために、この発明に係る動力出力装置おいては、車体側に固定されるケーシングと、そのケーシングの内周に固定されたステータ内にロータを回転自在に設けた電動モータと、前記ロータの内部に組込まれてロータと一体に回転し、軸端部に偏心軸部が形成された入力輪と、その入力輪内に挿通されて回転自在に支持されたハブ軸と、前記偏心軸部に回転自在に支持された外歯車と、ケーシングまたはハブ軸に固定され、前記外歯車に対して歯数差のある内歯車と、前記ケーシングとハブ軸のうち内歯車が設けられていない側の部材と前記外歯車の相互間に設けられて外歯車の公転運動を吸収して、外歯車の自転運動をハブ軸に伝達するトルク伝達手段と、前記ハブ軸の軸端部に嵌合されて回り止めされ、車輪取付け用フランジを外周に有する出力輪と、車体側取付け用フランジを外周に有し、複列のボールを介して前記出力輪を回転自在に支持する外方部材とからなり、前記トルク伝達手段が、前記外歯車の側面に対向配置された対向一対のリング状の第２プレートがハブ軸とケーシングのうち内歯車が形成されていない側の部材に一体化され、その一対の第２プレート間に配置された第１プレートが外歯車に連結され、その第１プレートの両側面と一対の第２プレートの第１プレートと対向する面のそれぞれに、ボールの軌道円直径が偏心軸部の偏心量に等しくなるようボールを円運動可能に案内する対向一対のボール案内凹部が周方向に間隔をおいて形成され、かつ、第１プレート側のボール案内凹部が第２プレート側のボール案内凹部に対して偏心軸部の偏心量に相当する寸法だけ偏心軸部の偏心方向に位置をずらして設けられ、その対向一対のボール案内凹部間に、各ボール案内凹部に沿って転動可能なボールが組込まれた構成から成るものを採用したのである。

ここで、ボール案内凹部は、円環状溝からなるものであってもよく、あるいは、円形凹部からなるものであってもよい。

上記の構成からなる動力出力装置において、内歯車をケーシングに固定し、第２プレートをハブ軸に固定した動力伝達装置においては、ステータに対する通電によってロータを回転させると、そのロータと共に入力輪が回転し、その入力輪の軸端部に設けられた偏心軸部が偏心回転する。この偏心軸部の偏心回転により、その偏心軸部に支持された外歯車の外歯が内歯車の内歯と１つずつ噛み合いながら入力輪の回転軸心を中心に公転する。

このとき、外歯車の外歯の数は内歯車の内歯の数より少ないため、外歯車は入力輪の１回転当たりに、内歯車と外歯車の歯数差分だけ入力輪の回転方向と逆方向に自転し、その自転運動がトルク伝達手段を介してフランジに伝達され、ハブ軸およびそのハブ軸に固定された出力輪が減速回転する。

ここで、前記外歯車の外歯および内歯車の内歯はインボリュート歯形としてもよく、外歯車の外歯をトロコイド曲線歯形とし、内歯車の内歯を外ピンとしてもよい。後者のように、外歯車の外歯をトロコイド曲線歯形とし、内歯車の内歯を外ピンとすると、噛み合い率を高めることができると共に、歯が折損することの少ない耐久性に優れた動力出力装置を得ることができる。

上記動力出力装置において、入力輪に形成された偏心軸部を２つとし、各偏心軸部で外歯車を回転自在に支持し、各外歯車に噛合する内歯車のそれぞれをケーシングに固定し、前記ハブ軸と各外歯車の相互間にトルク伝達手段を設けると、入力輪の回転動力を２つの経路からハブ軸および出力輪に伝達することができ、１つの経路から伝達される回転動力の負荷を低減し、より安定して回転動力を伝達することができる。

ここで、上記２つの偏心軸部を周方向に１８０°位相をずらして設けると、偏心軸部の偏心回転によって発生する振動を互いに打ち消すことができるため、振動の発生の少ない動力出力装置を得ることができる。

この発明にかかる動力伝達装置においては、外輪に対して相対的に回転自在に支持された第１軸の偏心軸部に第１歯車を回転自在に設け、外輪またはその外輪に対して相対的に回転自在に支持された第２軸に、上記第１歯車と歯数差があって、その第１歯車と内外で噛合する第２歯車を設け、上記外輪と第２軸のうち第２歯車が設けられていない側の部材と第１歯車との間に、第１軸を中心とする第１歯車の公転時に、その第１歯車が偏心軸部を中心として自転するのを阻止する自転運動阻止手段を設けたことにより、第１軸に入力される動力を第２軸と外輪の一方に減速して伝達することができる。

また、外輪と第２軸のうち第２歯車が設けられていない側の部材と第１歯車との間に自転運動阻止手段を設けたことにより、第１歯車と第２歯車の噛み合いのみで第１軸の動力を減速して第２軸と外輪の一方に効率よく伝達することができ、部品点数の少ない簡単な構成の動力伝達装置を得ることができる。

さらに、第１歯車の公転時、ボールは２つのボール案内凹部に沿って転がり運動するため、摩擦損失が少なく、動力伝達効率の高い動力伝達装置を得ることができる。

この発明に係る動力出力装置においては、ロータの回転により内歯車と外歯車の一方をその歯数差分だけ自転させ、その自転運動をトルク伝達手段を介してハブ軸およびそのハブ軸に固定された出力輪に伝達するようにしたので、ステータおよびロータからなる電動モータの動力を大きな減速比でもって出力輪に出力することができる。

また、減速機構が、内歯車と外歯車とから成る部品点数の少ない構成であるため、小型、コンパクトな動力出力装置を得ることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基いて説明する。図１乃至図７はこの発明に係る動力伝達装置の実施の形態を示す。図１および図２に示すように、第１歯車としての内歯車１が第１軸としての入力軸２の偏心軸部２ａに針状ころ軸受３で回転自在に支持され、この内歯車１と噛み合う内歯車１よりも歯数の少ない第２歯車としての外歯車４が入力軸２と同軸上に配設された第２軸としての出力軸５に設けられており、入力軸２側の内歯車１が出力軸５側の外歯車４に振れ回りするようになっている。なお、第１軸としての入力軸２と第２軸としての出力軸５は、それぞれ端板６を有する外輪７に玉軸受８ａ、８ｂで回転自在に支持されている。

前記内歯車１は外歯車４側で開口する断面コの字形とされており、その内歯車１の側面と、この側面が対向する外輪７の端板６内面の相互間には、偏心軸部２ａを中心とする内歯車１の自転運動を阻止して、その内歯車１に公転運動のみを行わせる自転運動阻止手段１０が設けられている。

自転運動阻止手段１０は、対向一対のリング状の第２プレート１１ａ、１１ｂと、その一対の第２プレート１１ａ、１１ｂ間に設けられたリング状の第１プレート１２とを有している。

一対の第２プレート１１ａ、１１ｂのうち、一方の第２プレート１１ｂの外周には他方の第２プレート１１ａに向けて円筒部１３が形成されている。この一対の第２プレート１１ａ、１１ｂは外輪７の開口端部に形成された大径孔部１４内に嵌合されて入力軸２と同軸上の配置とされ、複数のピン１５を介して外輪７の端板６に固定されている。

一方、第１プレート１２は、偏心軸部２ａと同軸上に配置され、複数の連結ピン１６を介して内歯車１に連結されている。ここで、複数の連結ピン１６のそれぞれは、一方の第２プレート１１ｂに形成された複数の貫通孔１７のそれぞれ内部に挿通されている。

図４(ａ)、(ｂ)、(ｃ)に示すように、第１プレート１２の両側面には、複数の円環状溝からなるボール案内凹部１８が偏心軸部２ａを中心とする一つの円上に等間隔に形成されている。一方、一対の第２プレート１１ａ、１１ｂの上記第１プレート１２と対向する面にも、図４および図５に示すように、上記ボール案内凹部１８と同数の円環状溝からなるボール案内凹部１９が入力軸２を中心とする一つの円上に等間隔に形成されている。

ここで、ボール案内凹部１８、１９のそれぞれは、その溝幅中心円の直径Ｒが、図１に示す偏心軸部２ａの偏心量δと等しくされている。また、第１プレート１２に形成されたボール案内凹部１８は、第２プレート１１ａ、１１ｂのボール案内凹部１９に対して偏心軸部２ａの偏心量δに相当する寸法だけ偏心軸部２ａの偏心方向に位置がずれる相対的な位置関係とされており、その径方向で位置ずれして軸方向で対向するボール案内凹部１８、１９の重なり部にボール２０が組込まれている。このボール２０は、各ボール案内凹部１８、１９のそれぞれに沿って転動自在とされている。

なお、ボール案内凹部１８、１９は円環状溝に限定されるものではない。例えば円形の凹部からなるものであってもよい。

実施の形態で示す動力伝達装置は上記の構造からなり、外輪７を固定した状態において、入力軸２に動力を入力して、その入力軸２を回転させると、偏心軸部２ａが偏心回転し、これに伴って偏心軸部２ａに支持された内歯車１も同様に偏心回転する。

内歯車１の偏心回転により、その内歯車１に連結された第１プレート１２も内歯車１と共に回転し、ボール２０は第１プレート１２のボール案内凹部１８および第２プレート１１ａ、１１ｂのボール案内凹部１９のそれぞれに沿って転動し、その転動によって内歯車１は自転するのが阻止される。このため、内歯車１は入力軸２を中心として公転することになる。

上記内歯車１の公転により、その内歯車１は外歯車４の歯と一つずつ噛み合って、その外歯車４に動力を伝達する。このとき、外歯車４は、内歯車１の１公転当たり、内歯車１との歯数差分だけ内歯車１の公転方向と逆方向に回転することになり、その内歯車１と共に出力軸５が減速回転する。

ここで、内歯車１の歯数をＺ_１、外歯車４の歯数をＺ_２とすると、出力軸５の減速比は (Ｚ_１−Ｚ_２)／Ｚ_２で表すことができる。

外輪７を固定する上記のような使用においては、その外輪７が静止部材となるため、入力軸２に入力される動力を出力軸５にのみ減速して伝達することができる。

また、出力軸５を固定して入力軸２を回転し、偏心軸部２ａを偏心回転させると、内歯車１は固定の状態とされた外歯車４の歯と一つずつ噛み合いつつ、その外歯車４の周囲を公転する。このとき、内歯車１と外歯車４は歯数差があるため、内歯車１は１公転あたり、外歯車４との歯数差分だけその外歯車４に対して相対回転し、その回転がボール案内凹部１８、１９間に組込まれたボール２０を介して外輪７に伝達されることになり、外輪７が減速回転する。

このように、実施の形態で示す動力伝達装置においては、第１軸としての入力軸２に入力される動力を第２軸としての出力軸５にのみ減速して伝達したり、あるいは出力軸５と外輪７の一方に減速して伝達することができる。

また、内歯車１と外輪７の端板６間に、内歯車１の自転運動を阻止する自転運動阻止手段１０を設けたことにより、内歯車１と外歯車４の噛み合いのみで入力軸２の動力を減速して出力軸５と外輪７の一方に効率よく伝達することができ、部品点数の少ない簡単な構成の動力伝達装置を得ることができる。

さらに、内歯車１の公転時、ボール２０は２つの円環状のボール案内凹部１８、１９のそれぞれに沿って転がり運動するため、摩擦損失が少なく、動力伝達効率の高い動力伝達装置を得ることができる。

実施の形態では、入力軸２の偏心軸部２ａに内歯車１を回転自在に設け、出力軸５に外歯車４を設けたが、入力軸２の偏心軸部２ａに外歯車を回転自在に設け、出力軸５に内歯車を設けるようにしてもよい。この場合、外歯車と外輪の端板間に自転運動阻止手段１０を設けるようにする。

上記のように、入力軸の偏心軸部に外歯車を設け、出力軸に内歯車を設けた動力伝達装置においては、外輪を固定して入力軸を回転すると、出力軸は、入力軸の１回転当たり(外歯車の１公転当たり)に外歯車と内歯車の歯数差分だけ入力軸と同方向に回転することになり、入力軸に入力される動力を出力軸に減速して伝達することができる。

実施の形態では、各プレート１１ａ、１１ｂ、１２のそれぞれに複数のボール案内凹部１８、１９を同一円周上に設け、各ボール案内凹部１８、１９間に１つずつボール２０を介在させたが、これらのボール案内凹部１８、１９は必ずしも同一円周上に設ける必要はない。

実施の形態で示すように、各プレート１１ａ、１１ｂ、１２の同一円周上にボール案内凹部１８、１９を等間隔に形成し、第２プレート１１ａ、１１ｂを入力軸２と同軸上に配置して外輪７に固定し、第１プレート１２を偏心軸部２ａと同軸上に配置して内歯車１に連結することによって、対向一対のボール案内凹部１８、１９を偏心軸部２ａの偏心量に相当する量だけ偏心軸部２ａの偏心方向に位置をずらして対向配置させることができる。

図２では、内歯車１の内歯および外歯車４の外歯をインボリュート歯形としたが、図７に示すように、外歯車４の外歯４ａをトロコイド曲線歯形とし、内歯車１の内歯１ａを外ピンとしてもよい。

図７に示すように、外歯車４の外歯４ａをトロコイド曲線歯形とし、内歯車１の内歯１ａを外ピンとすると、噛み合い率を高めることができると共に、歯が折損することの少ない耐久性に優れた動力伝達装置を得ることができる。

さらに、図１に示す実施の形態では、偏心軸部２ａによって内歯車１を回転自在に支持し、出力軸５に外歯車４を設け、外輪７に対向一対の第２プレート１１ａ、１１ｂを固定したが、偏心軸部２ａによって外歯車を回転自在に支持し、外輪７の内周にその外歯車より歯数の多い内歯車を設け、出力軸５に対向一対の第２プレートを固定し、その第２プレート間に設けた第１プレートを上記外歯車に連結するようにしてもよい。

図８乃至図１０は、この発明に係る動力出力装置を示す。図示のように、車体としてのナックル３０のインボード側にはケーシング３１が設けられている。このケーシング３１は後述する外方部材３２のフランジ３２ａにボルト３３の締付けにより固定され、その内部には電動モータ３４が組込まれている。

電動モータ３４は、ケーシング３１の内径面に取付けられたステータ３５と、そのステータ３５の内側に組込まれたロータ３６とからなり、上記ステータ３５に対する電力の供給によってロータ３６が回転するようになっている。

ロータ３６の内側には入力輪３７が嵌合されてロータ３６と一体化されている。入力輪３７は、ロータ３６の内径面に嵌合される外筒部３７ａと、内筒部３７ｂを有し、上記内筒部３７ｂの両端部に偏心軸部３８ａ、３８ｂが形成されている。この２つの偏心軸部３８ａ、３８ｂは周方向に１８０°位相がずれ、各偏心軸部３８ａ、３８ｂの外側に針状ころ軸受３９を介して外歯車４０ａ、４０ｂが回転自在に支持されている。

外歯車４０ａ、４０ｂのそれぞれの外側には内歯車４１ａ、４１ｂが設けられている。内歯車４１ａ、４１ｂは、その一方の端部が入力輪３７の外筒部３７ａと内筒部３７ｂ間に位置するようにして入力輪３７と同軸上の配置とされ、上記入力輪３７の側面から外部に位置する外側端に外向きの鍔４２が形成され、その鍔４２がケーシング３１の端板３１ａに固定されている。

図９に示すように、外歯車４０ａ、４０ｂの外歯４３および内歯車４１ａ、４１ｂの内歯４４はインボリュート歯形からなり、上記外歯４３の歯数は内歯４４の歯数より少なく、一部において内歯４４と噛合している。

図８に示すように、内歯車４１ａ、４１ｂの内側端部と入力輪３７の内筒部３７ｂ間にはシール部材４５が設置されており、ステータ３５のコイル部分への潤滑油の漏れを防いでいる。

入力輪３７の内側にはハブ軸４６が挿入され、そのハブ軸４６と入力輪３７とは、各偏心軸部３８ａ、３８ｂの内側に組込まれた転がり軸受４７によって相対的に回転自在に支持されている。

ハブ軸４６と外歯車４０ａ、４０ｂの相互間には、外歯車４０ａ、４０ｂの公転運動を吸収して、外歯車４０ａ、４０ｂの自転運動をハブ軸４６に伝達するトルク伝達手段５０が設けられている。

図１０は、外歯車４０ａの自転運動をハブ軸４６に伝達するトルク伝達手段５０を示す。このトルク伝達手段５０は、対向一対のリング状の第２プレート５１ａ、５１ｂをハブ軸４６の端部に設けられた小径軸部４６ａに嵌合して、その小径軸部４６ａにねじ係合されたナット５２の締付けにより固定し、その一対の第２プレート５１ａ、５１ｂ間に配置された第１プレート５３を、一方の第２プレート５１ｂに形成された複数の貫通孔５４のそれぞれに挿通された連結ピン５５を介して外歯車４０ａに連結している。

また、第１プレート５３の両側面と、一対の第２プレート５１ａ、５１ｂの第１プレート５３と対向する面のそれぞれに内径が偏心軸部３８ａの偏心量δ_２に等しくされた対向一対の円形凹部からなるボール案内凹部５６、５７を周方向に間隔をおいて設けると共に、第１プレート側のボール案内凹部５６を第２プレート５１ａ、５１ｂ側のボール案内凹部５７に対して偏心軸部３８ａの偏心量δ_２に相当する寸法だけ偏心軸部３８ａの偏心方向に位置をずらして設け、その対向一対のボール案内凹部５６、５７間に、各ボール案内凹部５６、５７に沿って転動可能なボール５８を組込んだ構成としている。

上記ボール案内凹部５６、５７は、円形凹部に変えて、図４に示すような円環状溝を採用するようにしてもよい。

なお、外歯車４０ｂの自転運動をハブ軸４６に伝達するトルク伝達手段５０は、図１０に示すトルク伝達手段５０と同一の構成であり、一方の第２プレート５１ａをハブ軸４６に一体的に設けている点でのみ相違している。このため、同一の部品には同一の符号を付して、説明を省略する。

図８に示すように、ハブ軸４６のアウトボード側の端部には出力輪６０が嵌合されている。出力輪６０は、ハブ輪６１と、軸受内輪６２とからなり、軸受内輪６２は端部に筒部６２ａを有し、その筒部６２ａがハブ輪６１内に嵌合され、内径部から拡径加締めによりハブ輪６１に一体化されている。一方、ハブ輪６１の外周には車輪取付け用フランジ６３が形成され、その車輪取付け用フランジ６３に車輪固定用のボルト６４が取付けられている。

上記出力輪６０は、軸受内輪６２の筒部６２ａとハブ軸４６がスプライン６４により結合されてハブ軸４６と一体に回転するようになっている。また、出力輪６０は、ハブ軸４６の軸端部のねじ軸４６ｂにねじ係合したナット６５の締付けによりハブ軸４６に固定されている。

出力輪６０の外側には外方部材３２が設けられ、その外方部材３２と出力輪６０との間に組込まれた複列のボール６６によって出力輪６０は回転自在に支持されている。

外方部材３２は、外周に車体取付け用フランジ３２ａを有し、その車体取付け用フランジ３２ａはナックル３０のアウトボード側の側面に衝合されて、ボルト６８の締付けによりナックル３０に固定されている。そして、その車体取付け用フランジ３２ａに前述のケーシング３１が固定されている。

実施の形態で示す動力出力装置は上記の構造からなり、図８に示す電動モータ３４のステータ３５のコイルに対する電力の供給によってロータ３６を回転させると、そのロータ３６と共に入力輪３７が回転し、偏心軸部３８ａ，３８ｂが偏心回転する。

上記偏心軸部３８ａ，３８ｂの偏心回転により、その偏心軸部３８ａ，３８ｂで支持された外歯車４０ａ、４０ｂも偏心回転し、外歯車４０ａ、４０ｂの外歯４３は内歯車４１ａ、４１ｂの内歯４４と１つずつ噛み合いながらハブ軸４６を中心に回転する。

このとき、外歯車４０ａ、４０ｂの外歯４３の歯数は内歯車４１ａ、４１ｂの内歯４４の歯数より少ないため、外歯車４０ａ、４０ｂは内歯車４１ａ、４１ｂとの歯数差分だけ入力輪３７の回転方向と逆方向に自転する。

このとき、第１プレート５３も外歯車４０ａ、４０ｂと共に回転して、その第１プレート５３に形成されたボール案内凹部５６が振れ回り、ボール５８はそのボール案内凹部５６および第２プレート５１ａ、５１ｂのボール案内凹部５７のそれぞれに沿って転動することになり、そのボール５８を介して外歯車４０ａ、４０ｂが自転し、その自転運動は連結ピン５５を介して第２プレート５１ａ、５１ｂに伝達され、ハブ軸４６および出力輪６０が減速回転する。

ここで、内歯車４１ａ、４１ｂの内歯４４の歯数をＺ_１、外歯車４０ａ、４０ｂの外歯４３の歯数をＺ_２とすると、減速比は、(Ｚ_１−Ｚ_２)／Ｚ_２で表すことができる。

このように、図８乃至図１０に示す動力出力装置においては、ロータ３６と一体に回転する入力輪３７の回転により固定の内歯車４１ａ、４１ｂに噛合する外歯車４０ａ、４０ｂが上記入力輪３７の１回転当たりに内歯車４１ａ、４１ｂと外歯車４０ａ、４０ｂの歯数差分だけ自転し、その自転運動がトルク伝達手段５０の連結ピン５５および第２プレート５１ａ、５１ｂを介してハブ軸４６および出力輪６０に伝達されるため、ステータ３５およびロータ３６からなる電動モータ３４の回転を大きな減速比でもって出力輪６０に出力することができる。

また、減速機構が、内歯車４１ａ、４１ｂと外歯車４０ａ、４０ｂとから成る部品点数の少ない構成であるため、小型、コンパクトな動力出力装置を得ることができる。実施の形態で示すように、入力輪３７に外筒部３７ａと内筒部３７ｂを設け、その外筒部３７ａと内筒部３７ｂ間に内歯車４１ａ、４１ｂの一部を収容させるようにすることによって、動力出力装置の軸方向長さのよりコンパクト化を図ることができる。

上述の動作説明では、電動モータ３４に電力を供給して電動モータ３４を駆動し、その電動モータ３４からの動力を車輪が取り付けられる出力輪６０に伝達したが、これとは逆に、車両が減速したり坂を下ったりするようなときには、車輪からの動力を減速部で高回転低トルクに変換して電動モータ３４に伝達し、電動モータ３４で発電してもよい。さらに、ここで発電した電力は、バッテリィに一時蓄電した後に電動モータ３４や車両に備えられた他の電気機器に用いてもよい。

図８では、外歯車４０ａ、４０ｂの外歯４３および内歯車４１ａ、４１ｂの内歯４４をインボリュート歯形としたが、図７に示す場合と同様に、外歯車４０ａ、４０ｂの外歯４３をトロコイド曲線歯形とし、内歯車４１ａ、４１ｂの内歯４４を外ピンとしてもよい。

図８乃至図１０に示す実施の形態では、ケーシング３１に内歯車４１ａ、４１ｂを固定し、外歯車４０ａ、４０ｂとハブ軸４６との間にトルク伝達手段５０を設けたが、ハブ軸４６に内歯車を設け、外歯車４０ａ、４０ｂとケーシング３１との間にトルク伝達手段を設け、偏心軸部３８ａ、３８ｂの偏心回転により、内歯車を外歯車との歯数差分だけ自転させて、ハブ軸を共に回転させるようにしてもよい。

この発明に係る動力伝達装置の実施の形態を示す縦断正面図 図１のII−II線に沿った断面図 図１の自転運動阻止手段を示す断面図 （ａ）は図３の第１プレートを示す正面図、（ｂ）は（ａ）のIVｂ−IVｂ線に沿った断面図、（ｃ）は（ｂ）のIVｃ−IVｃ線に沿った断面図 （ａ）は図３のＶａ−Ｖａ線に沿った断面図、（ｂ）は図３のＶｂ−Ｖｂ線に沿った断面図 図３のVI−VI線に沿った断面図 歯車式減速器機構の他の例を示す断面図 この発明に係る動力出力装置を示す縦断正面図 図８のIX−IX線に沿った断面図 図８のトルク伝達手段を示す断面図

符号の説明

１ 内歯車(第１歯車)
２ 入力軸(第１軸)
２ａ 偏心軸部
３ 針状ころ軸受
４ 外歯車(第２歯車)
５ 出力軸(第２軸)
６ 端板
７ 外輪
１０ 自転運動阻止手段
１１ａ 第２プレート
１１ｂ 第２プレート
１２ 第１プレート
１６ 連結ピン
１７ 貫通孔
１８ ボール案内凹部
１９ ボール案内凹部
２０ ボール
３１ ケーシング
３２ 外方部材
３２ａ 車体取付け用フランジ
３４ 電動モータ
３５ ステータ
３６ ロータ
３７ 入力輪
３８ａ 偏心軸部
３８ｂ 偏心軸部
４０ａ 外歯車
４０ｂ 外歯車
４１ａ 内歯車
４１ｂ 内歯車
４６ ハブ軸
５０ トルク伝達手段
５１ａ 第２プレート
５１ｂ 第２プレート
５３ 第１プレート
５６ ボール案内凹部
５７ ボール案内凹部
５８ ボール
６０ 出力輪
６３ 車輪取付け用フランジ
６７ 車体取付け用フランジ

Claims (12)

1. 外輪と、
   前記外輪の内部に挿入されて相対的に回転自在に支持され、外輪内部に位置する箇所に偏心軸部が設けられた第１軸と、
   前記外輪の内部に挿入されて前記第１軸と同軸に配置され、かつ回転自在に支持された第２軸と、
   前記偏心軸部に回転自在に支持された第１歯車と、
   前記外輪または前記第２軸に設けられ、前記第１歯車に対して歯数差のある第２歯車と、
   前記外輪と前記第２軸のうち前記第２歯車が設けられていない側の部材と第１歯車の相互間に設けられ、偏心軸部を中心とする第１歯車の自転運動を阻止して、その第１歯車に第１軸を中心とする公転運動のみを行わせる自転運動阻止手段とからなり、
   前記自転運動阻止手段が、
   前記外輪と前記第２軸のうち前記第２歯車が設けられていない側の部材の前記第１歯車の側面と対向する面に対向一対のリング状の第２プレートが取付けられ、その一対の第２プレート間に配置された第１プレートが第１歯車に連結され、その第１プレートの両側面と一対の第２プレートの第１プレートと対向する面のそれぞれに、ボールの軌道円直径が偏心軸部の偏心量に等しくなるようボールを円運動可能に案内する対向一対のボール案内凹部が周方向に間隔をおいて形成され、かつ、第１プレート側のボール案内凹部が第２プレート側のボール案内凹部に対して偏心軸部の偏心量に相当する寸法だけ偏心軸部の偏心方向に位置をずらして設けられ、その対向一対のボール案内凹部間に、各ボール案内凹部に沿って転動可能なボールが組込まれた構成から成る動力伝達装置。
2. 前記第２歯車が第２軸に設けられ、前記第２プレートが外輪に固定された請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 前記第２歯車が外輪に固定され、前記第２プレートが第２軸に設けられた請求項１に記載の動力伝達装置。
4. 前記第１歯車の歯および第２歯車の歯がインボリュート歯形からなる請求項１乃至３のいずれかに記載の動力伝達装置。
5. 前記第１歯車の歯と前記第２歯車の歯の一方の歯がトロコイド曲線歯形からなり、他方の歯がピンからなる請求項１乃至３のいずれかに記載の動力伝達装置。
6. 前記対向一対のボール案内凹部が周方向に等間隔に設けられた請求項１乃至５のいずれかに記載の動力伝達装置。
7. 前記一対の第２プレートの第１歯車側の第２プレートに複数の貫通孔が周方向に等間隔に設けられ、各貫通孔に挿通された連結ピンにより第１歯車と第１プレートが連結された請求項１乃至６のいずれかに記載の動力伝達装置。
8. 車体側に固定されるケーシングと、
   前記ケーシングの内周に固定されたステータ内にロータを回転自在に設けた電動モータと、
   前記ロータの内部に組込まれてロータと一体に回転し、軸端部に偏心軸部が形成された入力輪と、
   前記入力輪内に挿通されて回転自在に支持されたハブ軸と、
   前記偏心軸部に回転自在に支持された外歯車と、
   ケーシングまたはハブ軸に固定され、前記外歯車に対して歯数差のある内歯車と、
   前記ケーシングとハブ軸のうち内歯車が設けられていない側の部材と前記外歯車の相互間に設けられて外歯車の公転運動を吸収して、外歯車の自転運動をハブ軸に伝達するトルク伝達手段と、
   前記ハブ軸の軸端部に嵌合されて回り止めされ、車輪取付け用フランジを外周に有する出力輪と、
   車体側取付け用フランジを外周に有し、複列のボールを介して前記出力輪を回転自在に支持する外方部材とからなり、
   前記トルク伝達手段が、
   前記外歯車の側面に対向配置された対向一対のリング状の第２プレートがハブ軸とケーシングのうち内歯車が設けられていない側の部材に一体化され、その一対の第２プレート間に配置された第１プレートが外歯車に連結され、その第１プレートの両側面と一対の第２プレートの第１プレートと対向する面のそれぞれに、ボールの軌道円直径が偏心軸部の偏心量に等しくなるようボールを円運動可能に案内する対向一対のボール案内凹部が周方向に間隔をおいて形成され、かつ、第１プレート側のボール案内凹部が第２プレート側のボール案内凹部に対して偏心軸部の偏心量に相当する寸法だけ偏心軸部の偏心方向に位置をずらして設けられ、その対向一対のボール案内凹部間に、各ボール案内凹部に沿って転動可能なボールが組込まれた構成から成る動力出力装置。
9. 前記入力輪に形成された偏心軸部が２つとされ、各偏心軸部で外歯車が回転自在に支持され、各外歯車に噛合する内歯車のそれぞれがケーシングまたはハブ軸に固定され、そのケーシングとハブ軸のうち内歯車が設けられていない側の部材と各外歯車の相互間に前記トルク伝達手段が設けられた請求項８に記載の動力出力装置。
10. 前記２つの偏心軸部が、周方向に１８０°位相をずらして設けられた請求項８又は９に記載の動力出力装置。
11. 前記内歯車がケーシングに固定され、第２プレートがハブ軸に固定された請求項８乃至１０のいずれかに記載の動力出力装置。
12. 前記内歯車がハブ軸に固定され、前記第２プレートがケーシングに固定された請求項８乃至１０のいずれかに記載の動力出力装置。

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